JP2021017181A - 車両用バッテリの支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両製造時やメンテナンスの際、作業効率の悪化を抑制することができる車両用バッテリの支持装置を提供すること。【解決手段】バッテリパック８を車両のラダーフレーム２に懸架する車両用バッテリの支持装置９は、ラダーフレーム２の車幅方向外側におけるフレーム側面２Ｓに設けられるフレーム側ブラケット１０と、バッテリパック８の車幅方向外側におけるバッテリ側面８Ｓに設けられるバッテリ側ブラケット３０と、フレーム側ブラケット１０とバッテリ側ブラケット３０とを弾性的に連結する弾性連結部２０と、を含み、バッテリ側ブラケット３０は弾性連結部２０との連結箇所において、開口縁３３ａから底面３３ｂに向けて開口面積が漸減する凹部３３が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用バッテリの支持装置に関する。

環境負荷低減の観点から、駆動用バッテリを備え、当該バッテリからモータに電力を供給することにより駆動する電気自動車やハイブリッド自動車などの電動車両の開発が進んでいる。近年、このような電動車両に関し、トラックなどの商用車の分野においても、電動車両の開発が行われている（特許文献１を参照）。

また、乗用車に比べて車両重量が大きい電気トラックにおいて十分な走行距離を可能とする電動車両を実用化するためには、車両に搭載可能なバッテリ容量を増大することが課題となる。そのため、バッテリの大型化に伴い、バッテリの車幅方向（バッテリ短手方向）における最大長さがラダーフレーム間距離より大きくなる場合がある。

このような場合、バッテリ側面に設けられたバッテリ側ブラケットとラダーフレームの車幅方向外側の面に設けられたフレーム側ブラケットとラバーブッシュ等の弾性体を介して連結することで、バッテリを支持する支持装置が適用される。

特開２０１６−１１３０６３号公報

しかしながら、このような大型化及び高重量化したバッテリは、車両前後方向（バッテリ長手方向）においても大型化していることから、車両前後方向においてバッテリ側ブラケットとフレーム側ブラケットとの連結部分を複数箇所設ける必要がある。

また、車両におけるバッテリ支持構造で要求される高い信頼性を担保するためには、各接続箇所において高精度に位置合わせを行いながら、バッテリ組付けを実施する必要がある。

しかしながら、実際の製造工程においては、バッテリ側ブラケット、フレーム側ブラケットの寸法における公差や、各ブラケットの組付け位置において、多少の誤差が発生し得る。

車両製造時やメンテナンスの際、大型化及び高重量化したバッテリを車両用フレームに組み付ける場合、クレーンやリフトなどの重機を利用する相対的な位置合わせを高精度に行うのは、作業効率が悪化する虞がある。

以上から、本願の解決すべき課題は、車両の製造時やメンテナンスにおける作業効率の悪化を抑制することができる車両用バッテリの支持装置を提供することとする。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。

（１）本適用例に係る車両用バッテリの支持装置は、バッテリパックを車両のラダーフレームに懸架する車両用バッテリの支持装置であって、前記ラダーフレームの車幅方向外側におけるフレーム側面に設けられるフレーム側ブラケットと、前記バッテリパックの車幅方向外側におけるバッテリ側面に設けられるバッテリ側ブラケットと、前記フレーム側ブラケットと前記バッテリ側ブラケットとを弾性的に連結する弾性連結部と、を含み、前記バッテリ側ブラケットは前記弾性連結部との連結箇所において、開口縁から底面に向けて開口面積が漸減する凹部が形成されている。

このようにバッテリ側ブラケットが弾性連結部との連結箇所において、開口縁から底面に向けて開口面積が漸減する凹部が形成されていることで、バッテリパックの組付け時に凹部が弾性連結部材を底面中央に案内することで、バッテリ側ブラケットと弾性連結部との位置決めを容易に行うことができる。

したがって、上記手段を用いる本適用例によれば、車両の製造時やメンテナンスにおける作業効率の悪化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用バッテリの支持装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示す上面図である。 車両に搭載されるバッテリパックの概形を表す斜視図である。 ラダーフレームとバッテリパックとを接続する支持装置の構成及び接続形態を示す斜視図である。 弾性連結部とバッテリ側ブラケットとの接続部分を示す要部断面図である。 バッテリパックに対する位置決め用ブラケットと通常ブラケットの配置を示す上面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る車両用バッテリの支持装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示す上面図が示されている。以下これらの図に基づき本実施形態の構成について説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施の形態の説明に用いる図面は、いずれも構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。

まず、図１に示すように、車両１は、ラダーフレーム２、キャブ３、荷箱４、車輪機構５、駆動ユニット６、駆動電力供給部７、バッテリパック８及びバッテリパック８を支持する支持装置９を備える電動トラックである。なお、図１では、車両１の上面からキャブ３及び荷箱４を透過するように見た場合の上面図として表している。

車両１は、走行用駆動源として電動機（後述するモータ６ａ）を備える電気自動車として想定されているが、電動車両であればよく、例えばエンジンをさらに備えるハイブリッド自動車であってもよい。また、車両１は電気トラックに限定されることなく、車両を駆動するためのバッテリを備える他の商用車であってもよい。

ラダーフレーム２は、左右一対のサイドフレーム２ａと複数のクロスメンバ２ｂを有している。サイドフレーム２ａは、車両１の車両前後方向Ｘに沿って延在し、互いに車幅方向Ｙに対して平行に配置された左サイドフレーム２Ｌ及び右サイドフレーム２Ｒからなる。複数のクロスメンバ２ｂは、左サイドフレーム２Ｌと右サイドフレーム２Ｒとを連結している。すなわち、ラダーフレーム２は梯子型フレームを構成している。そして、ラダーフレーム２はキャブ３、荷箱４、駆動ユニット６、駆動電力供給部７、バッテリパック８、及び車両１に搭載されるその他の重量物を支持する。

キャブ３は、図示しない運転席を含む構造体であり、ラダーフレーム２の前部上方に設けられている。一方、荷箱４は、車両１によって搬送される荷物等が積載される構造体であり、ラダーフレーム２の後部上方に設けられている。

車輪機構５は、本実施形態においては、車両前方に位置する左右の前輪５ａ、２つの前輪５ａの車軸としてのフロントアクスル５ｂ、車両後方に位置しかつ左右に各２つ配置された後輪５ｃ、及び後輪５ｃの車軸としてのリアアクスル５ｄから構成される。そして、本実施形態に係る車両１においては、後輪５ｃが駆動輪として機能するように駆動力が伝達され、車両１が走行することになる。なお、車輪機構５は、図示しないサスペンション機構を介してラダーフレーム２に懸架され、車両１の重量を支持する。

駆動ユニット６はモータ６ａ、減速機構６ｂ、及び差動機構６ｃを有する。モータ６ａは、後述する駆動電力供給部７から交流電力が供給されることにより、車両１の走行に必要な駆動力を発生させる。減速機構６ｂは、図示しない複数のギアを含み、モータ６ａから入力された回転トルクを減速して差動機構６ｃに出力する。差動機構６ｃは、減速機構６ｂから入力される動力を左右の後輪５ｃに対して振り分ける。すなわち、駆動ユニット６は、減速機構６ｂ及び差動機構６ｃを介して、モータ６ａの駆動トルクを車両１の走行に適した回転速度に減速してリアアクスル５ｄに駆動力を伝達する。これにより駆動ユニット６は、リアアクスル５ｄを介して後輪５ｃを回転させて車両１を走行させることができる。

駆動電力供給部７は、いわゆるインバータであり、バッテリパック８から供給される直流電力を交流電力に変換してモータ６ａへ供給し、車両１に対するアクセル操作に応じてモータ６ａの回転速度を制御する。

ここで図２から図６を参照すると、図２にはバッテリパックの概形を表す斜視図が、図３にはラダーフレームとバッテリパックとを接続する支持装置の構成を示す斜視図が、図４には弾性連結部とバッテリ側ブラケットとの接続部分を示す要部断面図が、図５にはバッテリパックに対する位置決め用ブラケットと通常ブラケットの配置を示す上面図が、それぞれ示されている。以下、これらの図に基づき、バッテリパック８及び支持装置９の構造について説明する。

バッテリパック８は、車両１を走行させるためのエネルギー源としてモータ６ａに電力を供給する二次電池である。バッテリパック８は、車両１に必要とされる電力を蓄えるために比較的大型で大容量バッテリモジュール（図示せず）を内部に複数備えている。また、バッテリパック８は、複数の電動補機とそれらに電力を供給する配電ユニットとが車両１に搭載されている場合には（いずれも図示せず）、当該配電ユニットにも電力を供給できるように構成されてもよい。

図２に示すように、バッテリパック８は、車両前後方向Ｘに対していずれも同じ長さの略直方体形状である第１バッテリ収容部８ａと第２バッテリ収容部８ｂとが車両上下方向Ｚに一体となるように形成されている。

第１バッテリ収容部８ａは、車幅方向Ｙに対して、上記した左サイドフレーム２Ｌと右サイドフレーム２Ｒとの間に収まる幅に設定されている。一方、第２バッテリ収容部８ｂは、車幅方向Ｙの長さが第１バッテリ収容部８ａよりも広い幅に設定され、車両上下方向Ｚの下方から第１バッテリ収容部８ａに連結されている。

すなわち、バッテリパック８は、車両前後方向Ｘに垂直な平面における断面形状が逆Ｔ型となる形状を備えている。そして、バッテリパック８は、第１バッテリ収容部８ａと第２バッテリ収容部８ｂとの幅の違いにより生じる段差部分をサイドフレーム２ａが通るように配置される。これにより、バッテリパック８は、左サイドフレーム２Ｌと右サイドフレーム２Ｒとの間、及びサイドフレーム２ａの下方のスペースを有効に利用して、車載可能となるバッテリ容量を増加させている。

バッテリパック８は、第２バッテリ収容部８ｂの車幅方向Ｙの外側面であるバッテリ側面８Ｓの支持装置取付領域８ｃにおいて、支持装置９を介して、サイドフレーム２ａと連結されている。本実施形態においては、支持装置９は、片側のバッテリ側面８Ｓに対して車両前後方向Ｘに３か所、両側合わせて６か所設けられている。ただし、支持装置９は、バッテリパック８の重量及び寸法に応じ、その数量を適宜変更することができる。

図３に示すように、支持装置９は、フレーム側ブラケット１０、弾性連結部２０、及びバッテリ側ブラケット３０を備え、バッテリパック８をラダーフレーム２に弾性的に懸架している。

フレーム側ブラケット１０は、ラダーフレーム２の車幅方向Ｙにおける側面、すなわちサイドフレーム２ａの外側面であるフレーム側面２Ｓに対してボルトで連結される金属部材である。詳しくは、フレーム側ブラケット１０は、ブラケット背面１１がフレーム側面２Ｓと当接し、当該ブラケット背面１１の下部から車幅方向Ｙ外方にブラケット底面１２が突出し、当該ブラケット底面１２に弾性連結部２０が連結されている。フレーム側ブラケット１０は、ブラケット背面１１とブラケット底面１２の両方に直交しながら両者に連続する略直角三角形状の側面１３を一対有している。

弾性連結部２０は、フレーム側ブラケット１０とバッテリ側ブラケット３０とを車両上下方向Ｚの上下で弾性的に連結する連結部材である。詳しくは、弾性連結部２０は、図４に示すように主に座面部材２１、弾性部材２２、ワッシャー２３、締結部材２４を有している。

座面部材２１は、ブラケット底面１２に載置される矩形の板状金属である。当該座面部材２１には、四隅に締結孔が形成され、それぞれの締結孔にてボルト及びナットからなる締結部材によってブラケット底面１２に固定される。

弾性部材２２は、一部分が座面部材２１から車両上下方向Ｚの上方に突出し、大部分が座面部材２１から下方に突出したラバーブッシュである。この下方に突出している部分は下方に向けて先細の円錐台形状をなしており、ブラケット底面１２の貫通孔を通ってバッテリ側ブラケット３０に当接する。

ワッシャー２３は弾性部材２２の頂面に載置された円板状の金属である。当該ワッシャー２３及び弾性部材２２には中央に車両上下方向Ｚに延びる軸孔２０ａが形成され、軸孔２０ａにてボルト及びナットからなる締結部材２４によってバッテリ側ブラケット３０に固定される。

このように、弾性連結部２０は、フレーム側ブラケット１０との連結部分においてラバーブッシュが介在することで、フレーム側ブラケット１０を介して連結するラダーフレーム２と、バッテリ側ブラケット３０を介して連結するバッテリパック８との相対変位に伴う応力を吸収する。

バッテリ側ブラケット３０は、バッテリ側面８Ｓの支持装置取付領域８ｃから車幅方向Ｙ外方に突出した金属部材であり、弾性連結部２０と連結されることによりバッテリパック８を懸架している。本実施形態において、バッテリ側ブラケット３０は位置決め用ブラケット３０Ｐと通常ブラケット３０Ｎの２種類がある。

詳細には、図５に示すように、バッテリパック８の側面片側３つ、合計６つ設けられているバッテリ側ブラケット３０のうち、バッテリパック８の左側の車両前側と、バッテリパック８の右側の車両後側が位置決め用ブラケット３０Ｐであり、それ以外が通常ブラケット３０Ｎである。すなわち、位置決め用ブラケット３０Ｐはバッテリパック８の左右側にそれぞれ一つずつ設けられており、且つ上面視においてバッテリパック８を挟んで互いに対角に設けられている。

位置決め用ブラケット３０Ｐは、図３及び図４に示すようにウェブ３１とウェブ３１の両端から直交して延びるサイドフランジ３２から構成された断面Ｈ型をなしている。

詳細には、ウェブ３１は、上面に略正方形の座面３１Ｓを有し、座面３１ＳがＸＹ平面に平行、すなわちバッテリパック８のバッテリ側面８Ｓに対して垂直になるように、バッテリ側面８Ｓに接合されている。

このウェブ３１の座面３１Ｓの中央部分が弾性連結部２０との連結箇所となり、当該部分には凹部３３が形成されている。当該凹部３３は開口縁３３ａから底面３３ｂに向けて開口面積が漸減した斜面３３ｃを有する円錐台形状をなしている。また当該凹部３３の底面３３ｂの中心には連結孔３４が形成され、当該連結孔３４と上記した弾性連結部２０の軸孔２０ａとを締結部材２４が貫通して締結されている。

一方、通常ブラケット３０Ｎについては、位置決め用ブラケット３０Ｐとは異なり、残面上に凹部を有していない。通常ブラケット３０Ｎは、凹部３３以外の構成は位置決め用ブラケット３０Ｐと同じであり、説明を省略する。

このように構成された車両用バッテリの支持装置では、車両の製造時やメンテナンス時に、車両１から外されたバッテリパック８をラダーフレーム２に組み付ける際には、ラダーフレーム２の下方に配置したバッテリパック８を、クレーン又はリフトなどの重機によって持ち上げつつ、バッテリ側ブラケット３０と、フレーム側ブラケット１０に固定された弾性連結部２０との位置合わせを行う。

このとき、本実施形態における支持装置９によれば、位置決め用ブラケット３０Ｐの凹部３３が開口縁３３ａから底面３３ｂに向けて開口面積が漸減している斜面３３ｃが形成されている、当該斜面３３ｃにより、同じく円錐台形状をなしている弾性連結部２０の弾性部材２２が底面３３ｂの中央側に案内される。

これにより、凹部３３の底面３３ｂの中心に形成された連結孔３４と、弾性連結部２０の軸孔２０ａとは速やかに同軸上に位置され、容易に締結部材２４による締結作業を行うことができる。

また、特に位置決め用ブラケット３０Ｐは、バッテリパック８の左右側面において、て上面視で対角上に配置されていることで、最小限の作業でバッテリパック８の位置決めを行うことができる。

以上のことから本実施形態に係る車両用バッテリの支持装置９によれば、車両の製造時やメンテナンスにおける作業効率の悪化を抑制することができる。

以上で本発明に係る車両用バッテリの支持装置の実施形態についての説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、位置決め用ブラケット３０Ｐはバッテリパック８の左右両側にそれぞれ１つずつ互いに対角に設けられているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、位置決め用ブラケットを１つとしたり、３つ以上としたりしてもよい。

１ 車両
２ ラダーフレーム
８ バッテリパック
８ａ 第１バッテリ収容部
８ｂ 第２バッテリ収容部
８ｃ 支持装置取付領域
９ 支持装置
１０ フレーム側ブラケット
２０ 弾性連結部
２１ 弾性部材
２２ 座面部材
２３ ワッシャー
２４ 締結部材
３０ バッテリ側ブラケット
３０Ｐ 位置決め用ブラケット
３０Ｎ 通常ブラケット
３１ ウェブ
３１Ｓ 座面
３２ サイドフランジ
３３ 凹部
３３ａ 開口縁
３３ｂ 底面
３３ｃ 斜面
３４ 連結孔

Claims (1)

1. バッテリパックを車両のラダーフレームに懸架する車両用バッテリの支持装置であって、
   前記ラダーフレームの車幅方向外側におけるフレーム側面に設けられるフレーム側ブラケットと、
   前記バッテリパックの車幅方向外側におけるバッテリ側面に設けられるバッテリ側ブラケットと、
   前記フレーム側ブラケットと前記バッテリ側ブラケットとを弾性的に連結する弾性連結部と、を含み、
   前記バッテリ側ブラケットは前記弾性連結部との連結箇所において、開口縁から底面に向けて開口面積が漸減する凹部が形成されていることを特徴とする、車両用バッテリの支持装置。
   

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